イギリスがインドへの支配を強めるにしたがってインド社会の各層に不満が蓄積され、各地で旧領主の蜂起や農民一揆が断続的に起こっていた。1857年、デリー郊外の東インド会社軍駐屯地で、スィパーヒー（セポイ）とよばれるインド人傭兵が蜂起し、インド大反乱がはじまった。反乱軍は、蜂起の翌日にはデリーを占領し、すでに年金受領者となっていたムガル皇帝を擁立した。この動きに呼応して旧領主・農民・手工業者などがたちあがり、「反乱」はインド北部一帯から中部にまで及んだ。イギリスは、アロー戦争で中国に出動させる予定の兵力をインドにまわし、ネパールのグルカ兵など周辺諸民族も利用して、鎮圧に当たった。反乱軍は強力な指導者を欠いていたため、勢力はしだいに分裂した。1858年、パーマストン内閣はムガル皇帝を廃位させ、失政の責任をとらせるとして東インド会社を解散、本国政府（インド省）による直接統治体制を確立させた。そして、1877年のディズレーリ内閣のとき、ヴィクトリア女王を女帝とするイギリス領インド帝国を樹立させた。大反乱後のイギリスは、藩王国の存続をはかるとともに懐柔策をうちだし、インドにおける宗教対立やカースト上の差異を利用する分断統治を行った。1870年代から80年代にかけては飢饉による反乱が頻発した一方、インド人のなかから綿業を中心に民族資本家がうまれ、富裕な商人・地主、さらに大学教育をうけて官吏や弁護士になる者などのエリート層が台頭した。かれらは、西欧近代思想にふれてインド社会を批判したり、逆にインドの伝統を重視してインド改革の道を模索するなど、政治・文化において多様な運動を展開していった。1885年、イギリス人官僚アラン・オクタヴィアン・ヒューム（en）によってムンバイでインド国民会議が開催された。参加者はインド国民会議派と呼ばれたが、当初はイギリスと協調する穏健派が大多数を占めた。一方ミャンマーに対しては、1824年から3次におよぶ英緬戦争（イギリス・ビルマ戦争）によってコンバウン王朝を滅ぼし、1886年、イギリス領インド帝国に組み込んだ。
「東方問題」（上述）の深刻化と国家的危機に直面し、列強から「瀕死の重病人」とよばれるにいたったオスマン帝国では、アブデュルメジト1世が1839年にムスタファ・レシト・パシャに起草させたギュルハネ勅令を発布し、これを嚆矢としてタンジマート（恩恵改革）とよばれるスルタン専制下での近代化政策が展開した。これは、ムスリム・非ムスリムに関わらず、全ての帝国臣民は法の下の平等にあること、全臣民の生命・名誉・財産を保障すること、裁判の公開を実現すること、さらに、民衆を苦しめていたイルティザーム（徴税請負制度）を段階的に廃止するというものだったが、保守派の抵抗も強く、改革に必要な資金を西欧列強に依存したため、帝国の財政は破綻に向かっていった。クリミア戦争後、自由主義思想の影響を受けた官僚や知識人から、立憲政治を求める声が高まり、1876年、アブデュルハミト2世はミドハト・パシャ起草によるミドハト憲法を制定した。これは、タンジマートの成果を盛りこみ、二院制議会の開設と責任内閣制を定めた、アジア最初の近代憲法として画期的なものだったが、翌年、露土戦争中にスルタン、アブデュルハミトは憲法を停止し、専制政治を続行した。
四ツ谷用水の普請の記録が見られる文献史料として『後知行被下置御帳』（『仙台藩家臣録』）がある。これによれば、四ツ谷堰は四ツ谷堰普請奉行だった宇津志惣兵衛が1627年（寛永4年）から1629年（寛永6年）にかけて完成させたものであるという。絵図に四ツ谷用水が現れるのは1664年（寛文4年）の「仙台城下絵図」が初出である。1691年または1692年（元禄4年）の「仙台城下五釐卦絵図」には、城下にくまなく流れる支流が描かれている。このことから四ツ谷用水は元禄の頃までにほぼ完成したのだろうと推測されている。宇津志惣兵衛の他には、川村重吉（孫兵衛）やその養子である川村元吉がこの水路の建設に関わったと考えられている。郷六の取水部は、洪水時に流失したことがあり、当初の位置より800メートルほど上流に移った経緯がある。これによって水路の潜穴が1箇所増えて計4箇所になった。四ツ谷用水は、城下町の生活用水や防火用水として用いられた。ただし、飲料水とはならず、洗い水などに利用されていたのだろうと考えられている。また、後の昭和30年代に行われた水路のコンクリート化で井戸が枯れたことから、かつて四ツ谷用水は地下水を涵養し、井戸の水位を押し上げていたと考えられている。同時に四ツ谷用水は排水路でもあった。生活排水もそうだが、当時の城下町周囲の湿地では水が湧き出ていて、この湧水の排水も水路の目的だったと考えられている。そして、この水は四ツ谷用水の下流域で灌漑用水として利用された。四ツ谷用水の水量は豊富で、城下町の北部で桜川と呼ばれたり、下流側の小田原村で平渡戸川と呼ばれたりして、天然の河川と誤解されることもあったらしい。また、生活排水が流された下流域の榴岡では四ツ谷用水は悪水堀とも呼ばれたが、生活排水によって富栄養化した水は農作物の生育に役立った。四ツ谷用水が流れた、大町一ニ丁目、大町三四五丁目、新伝馬町、国分町、肴町、立町、二日町、本材木町、北材木町、柳町、南町、北目町、北鍛冶町、南鍛冶町、田町、穀町、上染師町、南材木町は水下十八町と呼ばれた。これらは藩の役人の下で用水管理の責務を負わされ、用水路の掃除、清掃を行っていた。春と秋の合わせて2回、大掃除が行われ四ツ谷用水の汚泥が取り払われた。また、寒い時期に水路に氷が張った場合は、これを割らなくてはならなかった。年末には四ツ谷用水の上に正月の調度品を売る仮設の店舗が設置され、賑わったという。1822年（文政5年）四ツ谷用水に赤子の死骸が捨て流される事件があった。この頃は赤子養育仕法という法度があり、これが行き届いていないことによる出来事として仙台藩はこの事件を問題視した。明治時代になると四ツ谷用水は不衛生な状態となった。この事は井戸水の水質に影響を与えた。1888年（明治21年）水質検査が行われた仙台区の井戸5507本のうち、飲用に適している水を湛えていたのは131本だった。仙台で上水道や下水道の整備が行われるのはこの頃からである。生活用水として使われなくなった四ツ谷用水は、側溝化あるいは暗渠化された。一方、灌漑用水としての利用は続いた。水不足の年だった1901年（明治34年）、原町の農民が四ツ谷用水を粘土張りで堰き止めたために、下流域の六郷、七郷の農民が原町の農民を襲う事件が起きた。太平洋戦争中には、四ツ谷用水は空襲時における防火用水として着目され、改修を受けた。